基于線上線下混合教學模式的科學素質課程實踐及經驗

（首都經濟貿易大學管理工程學院 北京 100070）

科學素養是公民素質的重要組成部分，公民具備基本科學素質一般指了解必要的科學技術知識，掌握基本的科學方法，樹立科學思想，崇尚科學精神，并具有一定的應用它們處理實際問題、參與公共事務的能力。提高公民科學素質，對于增強公民獲取和運用科技知識的能力、改善生活質量、實現全面發展，對于提高國家自主創新能力，建設新型國家，實現經濟社會全面協調可持續發展，構建社會主義和諧社會，都具有十分重要的意義。

經國家統計局批準，自1992年起，中國科協組織開展公民科學素質調查。調查覆蓋全國31個省、自治區、直轄市和新疆生產建設兵團的全部地市級行政單位，對象為18-69歲公民。在調查中，通過測算受訪者回答科學素質測試題目的得分，將超過70分者判定為具備科學素質公民，通過加權計算得出目標群體具備科學素質公民的比例值。2020年12月8日，在北京召開的2020世界公眾科學素質促進大會上，中國科協公布了2020年進行的公民科學素質調查結果顯示中國公民具備科學素質的比例已經超過10%，實現了《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》提出的到2020年“公民具備科學素質的比例超過10%”的目標。

對于公民的科學素質教育，物理課程起著無可替代的作用。物理學作為研究自然界最普遍規律的科學和最成熟的自然科學，對科學世界觀的形成所起的作用也是最直接的，物理學的方法是科學方法的典型代表，所以開設物理相關的科學素質通識課對學生科學素質的培養非常重要。

1 課程定位

全國高校中開設物理類相關科學素質課程較多，各課程定位也有差異。比如中國大學慕課、智慧樹在線課程等平臺上較有影響的吉林師范大學開設的“生活中的趣味物理”，該課程定位于物理與生活的密切結合，以趣味的方式呈現物理知識與規律；蘭州大學王鐵山開設的“人生悟理——透過物理看人生”課程，將課程定位于透過物理學基本原理剖析人生，通過社會現象詮釋物理學基本原理，貫通文理界限詮釋人生真諦，將物理學與人生感悟與哲理關聯起來，很有新意，自成一家；山東大學劉建強等開設的“物理與文化”課程，旨在科學文化的視野下，以物理知識為載體介紹物理學的歷史和蘊含其中的深刻思想內涵，探究物理學與人類生活、科技發展和文化藝術的相關關系，通過加強人文素質與科學素質的融合，增加學習者對自身、文化、藝術、社會、自然及其相互關系的理解，著重提高學習者的科學素養和創新思維能力；華東理工大學房毅主講的“欣賞物理學”以物理學為載體，從美學角度探討物理之美，從感性美、理性美、相關美三個層面將物理學呈現出來，別出心裁，獨具一格；武漢大學廖紅團隊講授的“人文物理”課程，以物理基礎知識為載體，不涉及公式的推導與應用，突出物理的文化內涵，展現物理學思想和人文精神的融合，培養學生科學素養和終身學習的能力，該課程已被評為國家精品課程。

校內開設“物理與人文”科學素質選修課最早開始于2010年，在2018年之前一直都在進行線下教學實踐，課程共32學時。通過對現有同類課程的調研和線下教學經驗累積的基礎上，將“物理與人文”混合課程定位于致力于服務非理工專業學生科學素質教育，主張講授最新的物理學，注重建立物理概念的物理圖像，采用不用數學的概念式教學，培養科學世界觀和科學哲學思想，引導學生對社會生活中與物理有關的熱點問題進行辯證分析與科學認知。經過2017～2018年的課程準備和視頻錄制，“物理與人文”在線課程2018年起開始在智慧樹、愛課程（中國大學MOOC）上線，同期利用平臺線上內容在校內開展線上線下混合課程實踐。

2 課程內容設計

基于課程定位，課程內容設計圍繞四個主題。第一，科學認知過程。科學不僅僅是一堆知識的累積，更多的是一個提出、檢驗和精煉一些想法的過程，知識來自經驗并且必須受觀測和理性思維的檢驗是科學最基本的價值。第二，后牛頓物理學的意義。上世紀初以來，物理學揭示出完全不同于基于不可毀滅的粒子做可以預言的精確運動的牛頓宇宙，因此對近現代物理學有一定深度的理解至關重要。第三，能量。能量原理不僅為人們認知從石塊下落到原子核裂變，乃至宇宙演化的自然界過程提供了極其統一的觀點，許多與科學有關的社會問題也是與能量的使用或者濫用相聯系。第四，物理學的社會聯系。科學的巨大威力要求每個個體承擔巨大的社會責任，不僅僅是科學家，任何人都將牽涉其中。

課程線上內容部分依據物理學課特點分為11個章節，分別為科學方法、原子論、牛頓運動定律、萬有引力、能與熵、電磁輻射、狹義相對論、廣義相對論、探尋地外智能、原子的內部、量子論等內容。課程內容的設置僅僅圍繞四個主題展開，根據前期線下授課的經驗，每個章節分為4個左右的知識點，共有43個小節知識點，每個知識點視頻講授時長15分鐘左右。

課程線下內容為四個討論專題，根據課程進展和實時社會發展的熱點問題進行討論內容設計，主題分別為汽車與蒸汽發電廠——能源利用的兩個典型例子、宇宙大爆炸與新宇宙學、切爾諾貝利核電站危機和能量的挑戰。線下教學內容的開展可以利用傳統的多媒體教室，也可以利用智慧教室，通過高科技現代化多媒體手段增進學生的科技體驗并提高互動學習的便利性。

3 課程平臺與資源建設

3.1 課程學習平臺

課程混合教學模式中采用四個平臺開展教學活動。第一個平臺是校內網絡教學平臺。該平臺提供學生線上學習的視頻資料以及視頻單元測試，可以通過平臺后臺數據統計獲知學生學習過程的登錄次數、瀏覽時長等數據，并可以對單元測試結果進行統計分析。第二個平臺是課程微信群。微信群主要用來搜集學生在線上學習過程中遇到的問題，答疑個性問題，匯總共性問題，同時對學生課程學習的主動性與深度進行定性了解。第三個平臺是課程公眾號。公眾號推文一方面解決學生學習過程中的共性問題，另一方面提供課程學習、課程討論的背景資料。2020年春季學期課程推出公眾號把一些趣味性、學生反饋問題比較多的內容在推送中及時發布，使得這一學期線上課程粘度（平均觀看視頻課程的學生比例）維持在90%左右，高于2019年兩個學期大約5個百分點，說明課程對學習者來說維持了較高的吸引度。第四個平臺是線下的課堂教學平臺。該平臺主要開展課程的專題討論，可以分小組開展討論并進行評價，通過該平臺了解學生對課程線上學習掌握的程度。線下課堂教學可以利用傳統的多媒體教室，也可以利用智慧教室開展。線下教學內容主要是專題討論，以學生小組討論為主，教師講授為輔，講授主要是進行討論結束時的點評和討論過程中的引導。

3.2 課程資源庫

課程資源庫包含課程視頻資源庫、課程輔助學習資料庫和專題討論背景材料庫。資源庫的建立需前置于課程。對于課程視頻資源庫，應根據課程定位和課程內容設置進行規劃視頻單元。每個視頻單元應規劃為既獨立，又有關聯的部分，單元的視頻時長15分鐘左右，不宜過長或過短。資源庫的內容需動態調整。作為科學素質課程，課程中應包含科技發現和應用中的最新內容，所以課程資源庫應不斷補充最新科技進展相關內容，同時也要根據學生學習過程中反映出來的問題進行補充和擴容。

3.3 課程考核

課程考核應是多依據的過程考核。考核依據的內容主要包括線上視頻課學習數據、單元測試數據、微信群發言活躍數據、線下討論課的教師評價與同學評價數據等。課程建設單元測試題庫，共包含300道測試題。考核中平時成績包含學習行為分（含線上視頻課學習數據得分、微信群發言活躍數據分，分別占該項分值的50%）占總分值的40%，單元測試分占總分值的20%，期末成績為小組討論得分（含小組討論的教師評價和同學互評得分，各占該項分值的50%）占總分值的40%。

課程考核不僅提供學生的學習成績，也要通過考核中反映出來的課程資源及平臺支撐中的問題進行再設計和再調整，從而實現課程教學目標。

4 課程評價與反思

課程通過在線學習平臺對選課學生進行問卷調查，調查主要圍繞課程整體滿意度、教學運行等方面展開，基本能反映出選修該課程的同學們的真實的想法。比如問卷中包含有問題“您認為課程具有通識性，啟發性，課程學習比較有收獲”，本題目學生認同率為97.2%，也就是說有97.2%的學習者同意或者非常同意在該課程的學習中有收獲；問題“您認為教師的指導對課程學習很有幫助”，本題目學生認同率為96.3%，也就是說有96.3%的學習者同意或者非常同意該問題的表述。課程所有開課學期學生總的滿意度都達到了95%以上，如2019年春、秋兩個學期滿意度分別為97.1%、97.9%。

課程運行中也反映出一些問題，為我們下一步改進提供了明確的方向。第一，應及時結合課程教學要求，實時更新或增補熱點話題，案例、圖片、視頻等課件教學資料，提升學生興趣，為課堂教學注入活力。第二，進一步提升微信群交流的活躍度，可利用群交流引導學生加強對知識點的理解，拓寬對問題思考的角度，使得線下的討論更有深度。第三，根據學習反饋，課程的每個開課學期都應當更新及新增單元測試內容，以提高單元考核的規范性和嚴謹性。